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Un páncreas en una cápsula
Hace catorce años, durante los momentos más oscuros de las guerras de células madre que enfrentaron a los científicos estadounidenses contra la Casa Blanca de George W. Bush, se podía contar con un grupo de defensores para impulsar la investigación con células de embriones humanos: padres de niños con diabetes tipo 1 diabetes. Motivados por los científicos que les dijeron que estas células conducirían a curas sorprendentes, gastaron millones en anuncios de televisión, cabildeo e innumerables llamadas telefónicas al Congreso.
Ahora finalmente ha comenzado la primera prueba de un tratamiento para la diabetes tipo 1 con células madre. En octubre, a un hombre de San Diego se le insertaron dos bolsas de células pancreáticas cultivadas en laboratorio, derivadas de células madre embrionarias humanas, a través de incisiones en la espalda. Desde entonces, otros dos pacientes han recibido el páncreas sustituto, diseñado por una pequeña empresa de San Diego llamada ViaCyte.
Es un paso significativo, en parte porque el estudio ViaCyte es solo el tercero en los Estados Unidos de cualquier tratamiento basado en células madre embrionarias. Estas células, una vez extraídas de embriones humanos en etapa inicial, se pueden cultivar en una placa de laboratorio y conservar la capacidad de diferenciarse en cualquiera de las células y tipos de tejidos del cuerpo. Otro estudio, cancelado desde entonces, trató a varios pacientes con lesión de la médula espinal (ver Geron cierra el programa pionero de células madre y Stem-Cell Gamble ), mientras que las pruebas para trasplantar células de la retina cultivadas en laboratorio a los ojos de las personas que se están quedando ciegas están en curso (ver Las células madre parecen seguras en el tratamiento de enfermedades oculares).
La diabetes tipo 1 es especialmente difícil para los niños. Si no manejan su glucosa adecuadamente, podrían sufrir daños en los nervios y los riñones, ceguera y una vida útil más corta.
Los pacientes con diabetes Tipo 1 deben monitorear constantemente su nivel de glucosa en la sangre mediante pinchazos en los dedos, cronometrar cuidadosamente cuándo y qué comen, e inyectarse rutinariamente la insulina que el páncreas debería producir. La insulina, una hormona, desencadena la eliminación del exceso de glucosa de la sangre para almacenarla en la grasa y los músculos. En los diabéticos tipo 1, el páncreas no lo produce porque su propio sistema inmunitario ha atacado y destruido los islotes pancreáticos, los diminutos grupos de células que contienen las células beta secretoras de insulina.
La rutina es especialmente difícil para los niños, pero si no controlan su glucosa adecuadamente, podrían sufrir daños en los nervios y los riñones, ceguera y una vida más corta. Sin embargo, a pesar de años de investigación, todavía no hay nada que ofrecer a los pacientes, dice Robert Henry, médico de la Universidad de California en San Diego, cuyo centro está realizando las cirugías para ViaCyte.
Henry exagera un poco el caso, pero no mucho. Existe algo llamado el Protocolo de Edmonton, una técnica quirúrgica descrita por primera vez en el Revista de medicina de Nueva Inglaterra en 2000. Utilizaba islotes recogidos de cadáveres; al trasplantarlos, los médicos de la Universidad de Alberta lograron mantener a sus siete primeros pacientes sin insulina durante todo un año.
Sin embargo, las primeras esperanzas en el Protocolo de Edmonton se desvanecieron rápidamente. Solo alrededor de la mitad de los pacientes tratados se han mantenido sin insulina a largo plazo, y el procedimiento, que todavía se considera experimental en los EE. UU., no lo paga el seguro. Requiere que los receptores tomen poderosos medicamentos inmunosupresores de por vida. Los páncreas de donantes adecuados son extremadamente escasos.
El éxito temprano del Protocolo de Edmonton se produjo solo dos años después del descubrimiento de las células madre embrionarias, en 1998. Aquellos que presionaban por una cura para la diabetes rápidamente establecieron un nuevo objetivo: combinar algo como el Protocolo de Edmonton con la tecnología de células beta cultivadas en laboratorio, cuyos suministros son teóricamente infinitos.
Esta cápsula biocompatible está diseñada para proteger las células pancreáticas fabricadas.
Teníamos una prueba de concepto de que el trasplante restaura la función beta y la independencia de la insulina, dice Richard Insel, director científico de la Fundación de Investigación de Diabetes Juvenil (JDRF), una organización sin fines de lucro con 300,000 miembros. Por lo tanto, era obvio que si tuviéramos otra fuente de células que fuera recargable, un gran número [de personas] se beneficiaría.
Es por eso que la JDRF luchó contra las restricciones amenazadas por la Casa Blanca de Bush, y por qué sus miembros respaldaron una iniciativa electoral de 2004 en California que creó el Instituto de Medicina Regenerativa de California, una agencia estatal autorizada para gastar $ 3 mil millones en investigación con células madre. El instituto de California ha otorgado a ViaCyte seis subvenciones por un valor de $39 millones, más de lo que ha otorgado a cualquier otra empresa, y JDRF ha invertido otros $14 millones directamente.
Aunque la idea de cultivar células beta de reemplazo es conceptualmente simple, en la práctica ha resultado más difícil de ejecutar de lo que nadie imaginaba. Cuando llegué por primera vez a ViaCyte hace 12 años, el reemplazo de células a través de células madre era muy obvio. Todos dijimos: 'Oh, esa es la fruta madura', dice Kevin D'Amour, director científico de la compañía. Pero resultó ser un coco, no una manzana.
Un desafío ha sido lograr que las células madre se conviertan en células pancreáticas reales y funcionales, especialmente las células beta secretoras de insulina. Debido a que una receta para hacerlo resultó difícil de alcanzar, el enfoque de ViaCyte es hacer crecer células pancreáticas inmaduras, contando con que el cuerpo haga el trabajo de transformarlas en células beta reales.
El segundo problema es cómo evadir el sistema inmunológico de un paciente, que atacará cualquier célula trasplantada. La solución de ViaCyte es una cápsula de malla plástica, que llena con alrededor de 40 millones de células pancreáticas inmaduras que cultiva en su laboratorio de San Diego. El propósito de la cápsula es eliminar las células T asesinas del sistema inmunitario, que son demasiado grandes para pasar a través de la malla fina, al tiempo que permite que las células trasplantadas reciban alimento del torrente sanguíneo, además de detectar el azúcar en la sangre y responder.
Algunos científicos están convencidos de que las células en bolsas serán la respuesta a la diabetes tipo 1.
Los datos en animales que ViaCyte suministró a la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. azúcar en sangre regulada, al menos en ratones.
Aunque el ensayo en humanos actual está destinado principalmente a probar la seguridad, Henry sospecha que sus pacientes pueden ver una reducción en su necesidad de insulina inyectada. Del primer paciente, cuya identidad no ha sido revelada, Henry dice que ya recuperó un saco de prueba, que dice que parecía estar funcionando correctamente. Nadie está seguro de cuánto tiempo sobrevivirán las células implantadas, pero es seguro que los pacientes tendrían que tener nuevos implantes instalados periódicamente.
Al menos otros dos grupos dicen que también han controlado la diabetes en roedores y que pronto pueden comenzar sus propios ensayos. Una es BetaLogics Venture, una subsidiaria del gigante farmacéutico Johnson & Johnson, que el año pasado informó que revirtió la diabetes en ratones utilizando lo que sus patentes describen como un andamio a base de hilo en una cubierta de poliéster. Cualquiera que sea el dispositivo exacto, está sembrado con lo que la científica de Johnson & Johnson, Alireza Rezania, llama células en etapa 7: islotes no del todo maduros, pero tampoco tan inmaduros como los precursores de ViaCyte.
A Douglas Melton, biólogo de la Universidad de Harvard que tiene dos hijos con diabetes tipo 1, le preocupa que el sistema ViaCyte no funcione. Él piensa que los depósitos de tejido fibrótico, similar a una cicatriz, se acumularán en las cápsulas, privando a las células del interior de oxígeno y bloqueando su capacidad para detectar azúcar y liberar insulina. Melton también cree que las células inmaduras pueden tardar hasta tres meses en volverse completamente funcionales. Y muchas no se convertirán en células beta, sino que se convertirán en otros tipos de células pancreáticas.
Melton dice que la ineficiencia del sistema significa que la compañía necesitaría un dispositivo del tamaño de un reproductor de DVD para tener suficientes células beta para tratar la diabetes de manera efectiva. ViaCyte dice que cree que 300 millones de sus células, o alrededor de ocho de sus cápsulas, serían suficientes. (Cada cápsula contiene un volumen de células más pequeño que un caramelo M&M). En octubre pasado, el grupo de Melton anunció que había logrado cultivar células beta completamente maduras y funcionales en el laboratorio, una primicia científica que tomó más de 10 años de prueba y prueba. investigación de errores Melton cree que implantar células maduras permitiría que un páncreas bioartificial comenzara a funcionar de inmediato.
Para encapsular sus células, Melton ha estado trabajando con el bioingeniero Daniel Anderson del MIT para desarrollar su propia cápsula. Anderson no quiere decir exactamente cómo funciona, pero una solicitud de patente reciente de su laboratorio describe un recipiente hecho de capas de hidrogeles, algunos contienen células y otros medicamentos antiinflamatorios para evitar que la cápsula se cubra con tejido fibrótico. Tanto Melton como Anderson se muestran cautelosos a la hora de discutir sus resultados. Tenemos algunos éxitos que nos entusiasman mucho, dice Anderson. La conclusión es que tenemos razones para creer que es posible usar las células de Doug en nuestros dispositivos y curar la diabetes en animales.
Después de las guerras de las células madre, y luego de una década de tratar de hacer realidad las promesas de la tecnología, Henry dice que está convencido de que las células en bolsas de algún tipo serán la respuesta a la diabetes tipo 1. Es consciente de que curar roedores no garantiza que la tecnología ayude a las personas, pero dice que el ensayo clínico que está realizando es otro de una serie de pequeños pasos hacia una vida mucho mejor para millones de personas. Estoy tan seguro de que este es el futuro, dice.